CN109563587A

CN109563587A - 无缝钢管及其制造方法

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Publication number: CN109563587A
Application number: CN201780047884.8A
Authority: CN
Inventors: 三木健史; 荒井勇次; 三原佑介; 内田阳介; 山崎正弘; 山本将之
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2016-08-01
Filing date: 2017-07-28
Publication date: 2019-04-02
Anticipated expiration: 2037-07-28
Also published as: JPWO2018025778A1; WO2018025778A1; KR20190034285A; JP6292366B1; KR102225267B1; US11453925B2; MY191470A; CA3032083C; CN109563587B; US20190177813A1; CA3032083A1; SG11201900897RA

Abstract

一种无缝钢管，其化学组成以质量％计为C：0.10～0.20％、Si：0.05～1.0％、Mn：0.05～1.2％、P≤0.025％、S≤0.005％、Cu≤0.20％、N≤0.007％、Ni：0.20～0.50％、Cr：0.30％以上且小于0.50％、Mo：0.30～0.50％、Nb：0.01～0.05％、Al：0.001～0.10％、B：0.0005～0.0020％、Ti：0.003～0.050％、V：0.01～0.20％、Ca、Mg和REM中的任意1种以上的总量：0～0.025％、余量：Fe和杂质，Pcm(＝C+(Si/30)+(Mn/20)+(Cu/20)+(Ni/60)+(Cr/20)+(Mo/15)+(V/10)+5B)≤0.30，金相组织以面积％计为回火马氏体≥90％，拉伸强度≥980MPa，使用2mmV型缺口试验片的‑40℃下的夏比冲击值≥75J/cm²。

Description

无缝钢管及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种无缝钢管及其制造方法。

背景技术

机械结构构件中，对于圆筒形的构件，现有技术中，很多都是对棒钢实施锻造或拉伸轧制，或者进一步实施切削加工得到期望的形状后，实施热处理，从而赋予机械结构构件所必须的机械特性。

但是，近年来，受机械结构物的大型化和高耐力化的倾向的影响，要求通过将圆筒形的机械结构构件替换为中空的无缝钢管，以实现轻量化。尤其是，对于用于起重机的起重臂上的钢管，除了高层建筑所需的起重机的大型化外，还需要在寒冷地区作业，因此要求其高强度化的同时，还要求其高韧性化。具体地，最近，作为起重机的起重臂的用途，还要求一种具有980MPa以上的拉伸强度，且在-40℃这样的低温下具有优异的韧性的无缝钢管。

对于高强度且高韧性的无缝钢管及其制造方法，已经公开了各种各样的技术。

例如，专利文献1中公开了一种无须添加高价的合金钢，通过在线加工热处理，能够制造韧性优异的高强度无缝钢管的方法。

专利文献2中公开了一种拉伸强度为950MPa以上，屈服强度为850MPa以上，且-40℃下的夏比冲击吸收能量为60J以上的无缝钢管及其制造方法。

专利文献3中公开了一种拉伸强度为950MPa以上，屈服强度为850MPa以上，且-40℃下的夏比冲击吸收能量为60J以上，壁厚为超过30mm的无缝钢管及其制造方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-240913号公报

专利文献2：国际公开第2010/061882号

专利文献3：日本特开2012-193404号公报

发明内容

发明要解决的问题

专利文献1中公开的高强度无缝钢管的拉伸强度最大也仅为899MPa，用于起重机的起重臂用途的强度不能够说是充分的。

而专利文献2中公开的无缝钢管具有拉伸强度为950MPa以上及屈服强度为850MPa以上的高强度，且低温下的韧性亦优异，而且焊接施工后的特性也为令人满意的水准。另外，专利文献3中公开的无缝钢管即使为壁厚超过30mm的厚壁时，也具有拉伸强度为950MPa以上及屈服强度为850MPa以上的高强度，且低温下的韧性亦优异。

此处，作为起重机的起重臂的用途中，不仅要求钢管具有高强度和高韧性，还要求具有高焊接性。作为焊接性的评价标准，为人熟知的是下述[A]式所示的Pcm(焊接裂纹敏感性组成(％))。

Pcm＝C+(Si/30)+(Mn/20)+(Cu/20)+(Ni/60)+(Cr/20)+(Mo/15)+(V/10)+5B…[A]

其中，[A]式中的元素符号表示各元素的钢中含量(质量％)，不含时记为0。

一般来说，Pcm大的话，则容易产生焊接部的低温裂纹。因此，Pcm在实际的焊接中，多用作预热温度的管理的指标。

进一步地，最近为了避免焊接施工繁杂，出现了省略预热或要求尽可能低温的预热的倾向。因此，起重机的起重臂用无缝钢管产品中，Pcm并非焊接性的单纯的标准，有时还作为规格要求其值为规定值以下(具体地，例如Pcm≤0.30)。此时，对于Pcm＞0.30的产品，即使通过对该产品的焊接性进行实际评价，认为其实用上完全没问题，也会在进行该实际的评价之前，以Pcm的值为由判断为不采用。

专利文献2中公开的无缝钢管以高值含有Cr和Mo。因此，也能设想到无法满足Pcm为0.30以下这样严格的要求。

另外，专利文献3中公开的无缝钢管也是以高值含有Cr和Mo的，因此也能设想到无法满足Pcm为0.30以下这样严格的要求。进一步地，该无缝钢管的制造方法是对低合金钢进行热加工来制管后，实施2次以上的淬火与回火的方法。因此，可以设想到生产率方面不利，能量成本会增加。

本发明的目的在于提供一种拉伸强度为980MPa以上，使用2mmV型缺口夏比试验片的-40℃下的冲击值(以下，仅称为“-40℃下的夏比冲击值”)为75J/m²以上，且Pcm为0.30以下的无缝钢管及其制造方法。

用于解决问题的方案

本发明是为了解决上述的技术问题而得到的，其要点为下述所示的无缝钢管及其制造方法。

(1)一种无缝钢管，其化学组成以质量％计为

C：0.10～0.20％、

Si：0.05～1.0％、

Mn：0.05～1.2％、

P：0.025％以下、

S：0.005％以下、

Cu：0.20％以下、

N：0.007％以下、

Ni：0.20～0.50％、

Cr：0.30％以上且小于0.50％、

Mo：0.30～0.50％、

Nb：0.01～0.05％、

Al：0.001～0.10％、

B：0.0005～0.0020％、

Ti：0.003～0.050％、

V：0.01～0.20％、

Ca、Mg和REM中的任意1种以上的总量：0～0.025％、

余量：Fe和杂质，

下述[A]式所示的Pcm的值为0.30以下，

金相组织以面积％计为

回火马氏体：90％以上，

拉伸强度为980MPa以上，

使用2mmV型缺口试验片的-40℃下的夏比冲击值为75J/cm²以上。

Pcm＝C+(Si/30)+(Mn/20)+(Cu/20)+(Ni/60)+(Cr/20)+(Mo/15)+(V/10)+5B…[A]

(2)一种制造上述(1)所述的无缝钢管的方法，其为使用具有上述(1)所述的化学组成的钢坯，依次实施下述的[i]～[iv]的工序的无缝钢管的制造方法。

[i]：热制管工序，将钢坯加热至1200～1300℃后，进行以截面减少率计为40～99％的加工从而制造管坯

[ii]：冷却工序，将所述管坯冷却至小于Ac₁点的温度

[iii]：淬火工序，将冷却的管坯加热至Ac₃点～950℃后，进行骤冷

[iv]：回火工序，将淬火的管坯加热至500～600℃后，冷却至室温

发明的效果

根据本发明，能够得到具有拉伸强度为980MPa以上的高强度的同时，低温韧性亦优异，且Pcm小至0.30以下的焊接性优异的无缝钢管。

附图说明

图1为回火马氏体的面积率为90％以上且小于95％的试验编号1的组织照片。

图2为回火马氏体的面积率为小于90％的试验编号3的组织照片。

图3为回火马氏体的面积率为95％以上的试验编号31的组织照片。

具体实施方式

本发明人等针对以廉价的低合金钢为基础的化学组成，通过热加工来制管后，仅实施1次淬火和回火，即可得到能够确保规定的强度与夏比冲击值且Pcm为0.30以下的无缝钢管的方法进行了不断研究。其结果，得到了下述重要的见解。

(a)从焊接性的角度出发，为了将Pcm控制为0.30以下的低值，降低上述的[A]式中含有的合金元素的含量即可。但是，若仅降低该合金元素量，则会导致淬火性的降低，而无法得到充分的淬火组织。因此，即使能够确保良好的焊接性，也无法兼具规定的强度与韧性。

(b)以质量％计，B的含量若为0.0020％以下，则为了降低Pcm而将Cr和Mo的含量上限均控制为0.50％的话，复合含有这些的钢在回火时也不会形成粗大的硼碳化物，能够确保良好的低温韧性。即，通过含有适当量的B，存在低合金钢的成分体系，其能够较便宜地提高淬火性，能够兼具强度与韧性。

(c)而为了通过仅实施1次淬火和回火，即兼具高强度与高韧性，微细化该淬火时的奥氏体晶粒即可。

本发明是基于上述的见解得到的。以下，针对本发明的各特征进行详细说明。

(A)化学组成

本发明涉及的无缝钢管和钢坯的化学组成的限定理由如下所示。下述的说明中，针对各元素的含量的“％”表示“质量％”。

C：0.10～0.20％

C是提高强度所不可或缺的元素。C含量小于0.10％时，由于涉及到其他的元素，有时难以得到拉伸强度为980MPa以上这样的高强度。而C含量若超过0.20％，则焊接性将显著降低。因此，C含量设为0.10～0.20％。C含量优选为0.12％以上，优选为0.18％以下。

Si：0.05～1.0％

Si具有脱氧作用，还具有提高强度和淬火性的作用。为了获得这些效果，需要将Si含量设为0.05％以上。但是，Si含量若超过1.0％，则韧性和焊接性会降低。因此，Si含量设为0.05～1.0％。Si含量优选为0.1％以上，优选为0.6％以下。

Mn：0.05～1.2％

Mn具有脱氧作用，还具有提高强度和淬火性的作用。为了获得这些效果，需要含有0.05％以上的Mn。但是，Mn含量若超过1.2％，则韧性会降低。因此，Mn含量设为0.05～1.2％。Mn含量优选为0.30％以上，优选为1.10％以下。

P：0.025％以下

P含量若超过0.025％，则韧性的降低变得显著，难以确保规定的夏比冲击值。因此，将作为杂质的P含量设为0.025％以下。P含量优选为0.020％以下。

S：0.005％以下

S含量若超过0.005％，则韧性的降低变得显著，难以确保规定的夏比冲击值。因此，将作为杂质的S含量设为0.005％以下。S含量优选为0.003％以下。

Cu：0.20％以下

Cu含量若超过0.20％，则有时会导致热加工性的降低。因此，将作为杂质的Cu含量设为0.20％以下。Cu含量优选为0.05％以下。

N：0.007％以下

N含量若超过0.007％，则会形成粗大的氮化物，难以确保固溶B，尤其是在厚壁的无缝钢管中，B的淬火性提高效果将变得不充分，而无法得到充分的淬火组织，从而韧性的降低会变得显著，因此难以确保规定的夏比冲击值。因此，将作为杂质的N含量设为0.007％以下。N含量优选为0.006％以下。

Ni：0.20～0.50％

Ni具有提高淬火性、强度和韧性的作用。为了获得这些效果，需要含有0.20％的Ni。而若含有超过0.50％的Ni，则合金成本会增加。因此，Ni含量设为0.20～0.50％。Ni含量优选为0.30％以上，优选为0.40％以下。

Cr：0.30％以上且小于0.50％

Cr具有提高淬火性和强度的作用。为了获得这些效果，需要含有0.30％以上的Cr。而为了确保良好的淬火性，含有后述的0.0005～0.0020％的B的同时复合含有Cr和Mo的低合金钢的情况下，Cr含量若为0.50％以上，则有时会在回火时形成粗大的硼碳化物，导致韧性的降低。另外，Pcm(焊接裂纹敏感性组成)变高，容易产生焊接裂纹。因此，Cr含量设为0.30％以上且小于0.50％。Cr含量优选为0.40％以上。另外，Cr含量优选为0.47％以下，更优选为0.45％以下。

Mo：0.30～0.50％

Mo具有提高淬火性和强度的作用。为了获得这些效果，需要含有0.30％以上的Mo。而为了确保良好的淬火性，含有后述的0.0005～0.0020％的B的同时复合含有Mo和Cr的低合金钢的情况下，Mo含量若超过0.50％，则有时会在回火时形成粗大的硼碳化物，导致韧性的降低。另外，Pcm(焊接裂纹敏感性组成)变高，容易产生焊接裂纹。因此，Mo含量设为0.30～0.50％。Mo含量优选为0.40％以上，优选为0.45％以下。

Nb：0.01～0.05％

Nb具有与C或/和N结合形成微细的析出物，抑制奥氏体晶粒的粗大化，提高韧性的作用。为了稳定地确保上述的效果，需要含有0.01％以上的Nb。但是，若含有超过0.05％的量的Nb的话，则析出物的量增加，有时反而会使韧性劣化。因此，Nb含量设为0.01～0.05％。Nb含量优选为0.02％以上，优选为0.04％以下。

Al：0.001～0.10％

Al是具有脱氧作用的元素。为了确保该效果，需要含有0.001％以上的Al。另一方面，即使含有超过0.10％的Al，不仅上述的效果会饱和，条状裂痕的产生也会变多。因此，Al含量设为0.001～0.10％。Al含量优选为0.025％以上，优选为0.055％以下。其中，本发明的Al含量是指以酸溶铝Al(所谓的“sol.Al”)计的含量。

B：0.0005～0.0020％

B从焊接性的角度出发，是使将Pcm抑制为0.30以下的低值的厚壁的无缝钢管具备充分的淬火组织来说极其重要的元素，需要含有0.0005％以上。但是，B含量若超过0.0020％，则即使Cr和Mo的含量上限均为0.50％且复合含有它们时，有时也会在回火时形成粗大的硼碳化物，导致韧性的降低。因此，B含量设为0.0005～0.0020％。B含量优选为0.0008％以上，优选为0.0015％以下。

Ti：0.003～0.050％

Ti在回火时作为Ti碳化物析出，具有提高强度的作用。Ti还具有固定N从而确保能够发挥B的淬火性提高效果所需的有效的固溶B的作用。这些效果能够在Ti含量为0.003％以上时获得。但是，Ti的含量若超过0.050％，则由于会在凝固中等高温区域中形成粗大的Ti碳氮化物，另外，回火时的Ti碳化物的析出量过多，因此韧性会降低。因此，Ti含量设为0.003～0.050％。Ti含量优选为0.005％以上，优选为0.015％以下。

另外，如上所述，为了固定N，优选满足Ti/N≥48/14。

V：0.01～0.20％

V在回火时作为V碳化物析出，具有提高强度的作用。该效果能够在V含量为0.01％以上时获得。但是，V含量若超过0.20％，则由于回火时的V碳化物的析出量过多，因此韧性会降低。另外，Pcm变高，容易产生焊接裂纹。因此，V含量设为0.01～0.20％。其中，V含量优选为0.04％以上，优选为0.15％以下。

Ca、Mg和REM中的任意1种以上的总量：0～0.025％

Ca、Mg和REM均具有通过与S反应形成硫化物，改善夹杂物的形态，提高韧性的作用。因此，可以根据需要，含有Ca、Mg和REM中的任意1种以上。为了稳定得到该效果，这些成分的含量优选为合计0.0005％以上。而这些成分的合计含量若超过0.025％，则由于夹杂物量增加，钢的清洁性降低，因此反而韧性会降低。因此，这些元素的合计含量的上限设为0.025％。合计含量优选为0.01％以下，更优选为0.005％以下。

本发明中“REM”是指Sc、Y和镧系元素的合计17种元素。REM为1种时，“REM的含量”是指其含量，REM为2种以上时，“REM的含量”是指这些元素的合计含量。另外，REM通常也以多种REM的合金的混合稀土金属的形式供给。因此，也可以添加并含有1种或2种以上的个别的元素，例如，可以以混合稀土金属的形式添加。

本发明涉及的无缝钢管及钢坯由上述的各元素与余量Fe和杂质组成。此处，“杂质”是指工业上制造钢铁材料时，由于矿石、废料等的原料、制造工序等各种原因混入的成分，其是在不对本发明产生不良影响的范围内允许的成分。

Pcm：0.30以下

本发明涉及的无缝钢管及钢坯中，下述[A]式所示的Pcm为0.30以下。

Pcm＝C+(Si/30)+(Mn/20)+(Cu/20)+(Ni/60)+(Cr/20)+(Mo/15)+(V/10)+5B…[A]

其中，由于Pcm的右边的各元素分别具有提高钢管的强度的效果，因此Pcm过小时，存在无法得到必要的强度的可能性。认为为了稳定得到以拉伸强度计为980MPa以上这样的高强度的实际的Pcm的下限为0.22左右。

(B)金相组织

本发明涉及的无缝钢管中，为了兼具高强度与高韧性，具有以回火马氏体为主体的金相组织。具体地，回火马氏体的面积率设为90％以上。对于余下的组织，无特别限定，可以含有选自贝氏体、铁素体和珠光体中的1种以上。

另外，本发明中，通过下述的方法测定金相组织。首先，从无缝钢管中截取观察用试验片，使与轧制方向垂直的截面成为观察面。然后，研磨观察面后，实施硝酸乙醇腐蚀液蚀刻。之后，根据通过倍率为500倍的光学显微镜拍摄的组织照片求出回火马氏体的面积率。

(C)特性

本发明涉及的无缝钢管的拉伸强度(以下，称为“TS”)为980MPa以上。TS若为980MPa以上，则由于能够稳定地进行轻量化，因此能够非常稳定地用于能够对应起重机的大型化的起重机的起重臂的用途。该无缝钢管的TS的优选的下限为1000MPa。另外，该无缝钢管的TS的优选的上限为1100MPa。另外，本发明涉及的无缝钢管的屈服应力(以下，称为“YS”)优选为890MPa以上，更优选为900MPa以上。

另外，本发明涉及的无缝钢管的-40℃下的夏比冲击值为75J/cm²以上。-40℃下的夏比冲击值若为75J/cm²以上，则也能够非常稳定地用于在寒冷地区中作业的起重机的起重臂的用途。该无缝钢管的-40℃下的夏比冲击值的优选的下限为125J/cm²，越高越优选。

(D)壁厚

对于本发明涉及的无缝钢管的壁厚，无特别限定。但是，壁厚小于10mm时，可能无法确保作为机械结构构件使用时所必须的强度。而壁厚若超过45mm，则容易生成贝氏体，难以得到以回火马氏体为主体的组织。因此，壁厚优选为10～45mm。壁厚优选为20mm以上，优选为40mm以下。

(E)制造方法

本发明涉及的无缝钢管能够通过下述的方法制造。

将具有上述(A)项中所述的化学组成的钢采用与普通的低合金钢相同的方法熔炼后，通过铸造得到铸锭或铸坯。其中，也可以通过所谓的“Round CC(圆钢坯连铸)”法，制成制管用的具有圆钢坯形状的铸坯。

作为下一道工序，针对铸造后的铸锭或铸坯实施初轧或热锻。该工序是用来得到最终的热制管(例如，通过采用热加工的穿孔、轧制和拉伸工序的制管，或通过热挤压的制管)中使用的坯料的工序。其中，由于通过上述“Round CC”法制备的圆钢坯形状的铸坯能够直接用它精加工成无缝钢管，因而并不一定需要实施初轧或热锻。

向通过上述的初轧或热锻制造的最终的热制管中使用的坯料和制成圆钢坯形状的铸坯(以下，称为“钢坯”)依次实施下述所示的[i]～[vi]的工序，制造本发明的无缝钢管。

将上述钢坯加热至1200～1300℃后，实施以截面减少率计为40～99％的加工从而制造具有规定的形状的管坯。钢坯的加热温度若低于1200℃，则实施下一个截面减少率为40～99％的加工时的变形阻力变大，制管设备承受的负荷变大，有时会产生伤痕或裂纹等的加工不良。另一方面，钢坯的加热温度若超过1300℃，则有时会导致高温晶界裂纹或延性降低。因此，热制管工序首先将钢坯的加热温度设为1200～1300℃。

钢坯的加热温度即使在上述的范围内，若加热后的热制管中的截面减少率低于40％，则有时即使经过后述的[ii]的冷却工序，在[iii]的淬火工序中也得不到微细的淬火组织，无法使无缝钢管具有期望的机械特性。另一方面，在以截面减少率计超过99％的制管工序中，有时需要增设制管设备等。因此，热制管工序进行以截面减少率计为40～99％的加工。

该[i]的工序中的加热温度是指钢坯的表面处的温度。对于上述温度区间内的保持时间，虽然根据钢坯的尺寸和形状有所不同，但优选设为60～300分钟。另外，热制管中的管坯最终温度优选设为850～950℃。上述的管坯最终温度是指管坯的外表面处的温度。[i]的工序中，加热温度的优选的下限为1230℃，另外优选的上限为1280℃。另外，截面减少率的优选的下限为50％，另外优选的上限为90％。

[ii]：冷却工序，将所述管坯冷却至小于Ac₁点的温度

为了在[iii]的淬火工序中得到微细的淬火组织，将精加工成规定的形状的管坯冷却至小于Ac₁点的温度。对于此时的冷却速度，无特别限定。其中，对于热制管后的管坯，可以在先冷却至室温后，再次加热并实施接下来的[iii]的工序，也可以在热制管后，冷却至小于Ac₁点的适当的温度后，从该温度直接进行加热并实施接下来的[iii]的工序。该[ii]的工序中的冷却温度是指管坯的外表面处的温度。

接下来，将通过所述[ii]的工序冷却的管坯加热至Ac₃点～950℃的温度后，进行骤冷而实施淬火处理。加热温度若小于Ac₃点，则由于未完成奥氏体化，因此有时无法使无缝钢管具备规定的机械特性。而加热温度若超过950℃，则通过1次的淬火处理，有时无法得到微细的奥氏体晶粒，无法使无缝钢管具备规定的机械特性。因此，淬火处理时的加热温度设为Ac₃点～950℃。

对于上述加热温度下的保持时间，虽然根据管坯的尺寸不同有所不同，但优选设为5～30分钟。只要能够实施基本均匀的加热，则也可以为采用感应加热的短时间的快速加热处理。该[iii]的工序中的加热温度是指管坯的外表面处的温度。对于骤冷，只要能够得到充分的淬火组织，使用水冷或油冷等适当的方法即可。[iii]的工序中，加热温度的优选的下限为880℃，另外优选的上限为920℃。

为了使无缝钢管具有规定的机械特性，将通过所述[iii]的工序淬火的管坯加热至500～600℃后，冷却至室温，实施回火处理。化学组成为所述(A)项所示的情况下，回火的加热温度若低于500℃，则即使能够确保规定的强度(TS)，有时也会出现低温韧性降低，-40℃下的夏比冲击值低于75J/cm²的情况。而回火的加热温度若超过600℃，则即使能够得到规定的低温韧性(-40℃下的夏比冲击值)，有时也会出现强度降低，无法确保TS为980MPa以上这样的高强度的情况。因此，回火处理时的加热温度设为500～600℃。

对于上述加热温度下的保持时间，虽然根据管坯的尺寸不同有所不同，但优选设为30～60分钟。该[iv]的工序中的加热温度是指管坯的外表面处的温度。对于回火时的冷却速度，无特别限定。因此，采用大气中的自然冷却、强制风冷、喷雾冷却、油冷、水冷等与设备相应的冷却方式即可。[iv]的工序中，加热温度的优选的下限为525℃，另外优选的上限为575℃。

以下，通过实施例，对本发明进行更具体的说明，但本发明不限于这些实施例。

实施例

(实施例1)

使用100kg的真空熔炼炉熔炼具有表1所示的化学组成的钢A～K，浇铸至铸模后，得到铸锭，然后对各铸锭进行热锻，加工成厚度50mm、宽度120mm、长度190mm的块状，冷却至室温。将这样得到的各块在1250℃下加热30分钟后，模拟无缝钢管的制造，如表2所示，控制宽度以使截面减少率为40％或60％，以最终温度为850～950℃的范围的方式实施热轧后，冷却至室温，得到厚度20mm或30mm的板材。

表1中的钢A～D是化学组成在本发明规定的范围内的钢，而钢E～K是化学组成不满足本发明规定的条件的钢。其中，表1中一并示出了根据下述的式(1)和式(2)求出的Ac₁点和Ac₃点。

Ac₁点(℃)＝723+29.1×Si-10.7×Mn-16.9×Ni+16.9×Cr…(1)

Ac₃点(℃)＝910-203×C^0.5+44.7×Si-15.2×Ni+31.5×Mo+104×V-(30×Mn+11×Cr+20×Cu-700×P-400×Al-400×Ti)…(2)

[表1]

对通过上述得到的厚度20mm或30mm的板材，在表2所示的条件下实施淬火和回火后，进行下述的调查。其中，淬火全部在搅拌水槽中进行浸渍来实施。回火时的冷却全部采用在大气中的自然冷却。

首先，从各板材(试验编号1～26)中截取观察用试验片，使与轧制方向垂直的截面成为观察面，研磨观察面后，实施硝酸乙醇腐蚀液蚀刻。之后，根据通过倍率为500倍的光学显微镜拍摄的组织照片求出回火马氏体的面积率。

图1和2中示出了组织照片的示例。图1为回火马氏体的面积率为90％以上且小于95％的试验编号1的组织照片。图2为回火马氏体的面积率为小于90％的试验编号3的组织照片。

然后，从各板材的板厚中央部分与轧制长度方向平行地切取JIS Z2241-2011的附页D中记载的10号拉伸试验片，在室温下大气中实施拉伸试验，求出YS和TS。进一步地，从淬火-回火后的板材的板厚中央部分与轧制宽度方向平行地切取宽度10mm的2mmV型缺口全尺寸试验片，在-40℃下进行夏比冲击试验，调查吸收能量，求出冲击值。

表2中一并示出上述的各调查结果。

[表2]

如表2所示，显然使用具有本发明规定的化学组成的钢A～D，通过本发明规定的方法制造的本发明例的试验编号1、4、5、7～9、11和14～16具有TS为980MPa以上且YS也为890MPa以上这样的高强度的同时，低温韧性亦优异，另外，由于Pcm低、为0.30以下，因此也可以容易推测出具有优异的焊接性。

而比较例的试验编号至少是不具有规定的机械特性，或焊接性方面差。

即，如试验编号2、3、6、10、12、13和17所示，即使使用了具有本发明规定的化学组成的钢A～D，若其制造条件不符合本发明规定的条件，则TS低，无法达到980MPa。

而使用的钢的化学组成不符合本发明规定的条件时，如试验编号18～26所示，无论制造条件是否满足本发明的规定，其至少是不具有规定的机械特性，或由于Pcm变高而焊接性方面差。

(实施例2)

熔炼具有表3所示的化学组成的钢L，通过转炉-连铸工艺铸造矩形钢坯。进一步通过热锻工序，将矩形钢坯成形为外径191mm的圆形钢坯、外径225mm的圆形钢坯以及外径310mm的圆形钢坯，冷却至室温。

[表3]

将上述的各圆形钢坯在1240℃下加热，通过曼内斯曼芯棒式无缝管轧机方式，以最终温度为850～950℃的范围地制备表4所示的各种壁厚的无缝钢管，冷却至室温。对通过这样得到的各无缝钢管，在表4所示的条件下实施淬火与回火，制造产品钢管。其中，淬火全部采用水淬来实施。回火时的冷却全部采用在大气中的自然冷却。

之后，对各产品钢管(试验编号27～38)，与实施例1同样地求出回火马氏体的面积率。图3为回火马氏体的面积率为95％以上的试验编号31的组织照片。

然后，针对各产品钢管，从长度方向的一端位置或两端位置(轧制方向上将前端侧设为T端，将末端侧设为B端)中切取JIS Z 2241-2011的附页E中记载的12号试验片，在室温下大气中实施拉伸试验，求出YS和TS。进一步地，针对上述各产品钢管，从长度方向的一端位置或两端位置与轧制长度方向平行地切取各3根宽度10mm的2mmV型缺口全尺寸试验片(产品壁厚为20mm或38mm时)或宽度为3.3mm的2mmV型缺口试验片(产品壁厚为5.74mm时)，在-40℃下实施夏比冲击试验，调查各3根的平均吸收能量，基于此求出冲击值。

在表4中示出上述的各调查结果。

[表4]

根据表4可知，使用具有本发明规定的化学组成的钢L，通过本发明规定的方法制造的本发明例的试验编号27～38的钢管，其所有的尺寸均具有TS为980MPa以上且YS也为890MPa以上这样的高强度的同时，低温韧性亦优异，另外，由于Pcm为0.30以下，因此也可以容易推测出具有优异的焊接性。

产业上的可利用性

本发明的无缝钢管具有拉伸强度为980MPa以上的高强度的同时，低温韧性亦优异，且Pcm小至0.30以下，因此，适合用作机械结构构件，尤其是用作起重机的起重臂。另外，根据本发明的制造方法，能够以低成本得到上述的无缝钢管。

Claims

1.一种无缝钢管，其化学组成以质量％计为

C：0.10～0.20％、

Si：0.05～1.0％、

Mn：0.05～1.2％、

P：0.025％以下、

S：0.005％以下、

Cu：0.20％以下、

N：0.007％以下、

Ni：0.20～0.50％、

Cr：0.30％以上且小于0.50％、

Mo：0.30～0.50％、

Nb：0.01～0.05％、

Al：0.001～0.10％、

B：0.0005～0.0020％、

Ti：0.003～0.050％、

V：0.01～0.20％、

Ca、Mg和REM中的任意1种以上的总量：0～0.025％、

余量：Fe和杂质，

下述[A]式所示的Pcm的值为0.30以下，

金相组织以面积％计为

回火马氏体：90％以上，

拉伸强度为980MPa以上，

使用2mmV型缺口试验片的-40℃下的夏比冲击值为75J/cm²以上，

Pcm＝C+(Si/30)+(Mn/20)+(Cu/20)+(Ni/60)+(Cr/20)+(Mo/15)+(V/10)+5B…[A]

其中，[A]式中的元素符号表示各元素的钢中质量％含量，不含时记为0。

2.一种制造权利要求1所述的无缝钢管的方法，其为使用具有权利要求1所述的化学组成的钢坯，依次实施下述的[i]～[iv]的工序的无缝钢管的制造方法：

[i]：热制管工序，将钢坯加热至1200～1300℃后，进行以截面减少率计为40～99％的加工从而制造管坯；

[ii]：冷却工序，将所述管坯冷却至小于Ac₁点的温度；

[iii]：淬火工序，将冷却的管坯加热至Ac₃点～950℃后，进行骤冷；以及，

[iv]：回火工序，将淬火的管坯加热至500～600℃后，冷却至室温。